Уменьшение нагрева трансформаторов маломощных блоков питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

При самостоятельном изготовлении маломощных радиоэлектронных устройств с питанием от сети радиолюбители часто сталкиваются с такой ситуацией, когда сетевой трансформатор оказывается единственным заметно нагревающимся элементом устройства, рассеивающим в виде тепла мощность, иногда в несколько раз превышающую полезную. Все дело в том, что трансформаторы промышленного изготовления, имеющие подходящие габариты и напряжение, иногда выполнены так "экономно", что даже ток холостого хода вызывает их повышенный нагрев.

Особенно часто этот недостаток имеют трансформаторы, изготовленные в Юго-Восточной Азии [1]. Они более подходят для стран, где используется сетевое напряжение 220 В с частотой 60 Гц, но для нормальной работы в сети с частотой 50 Гц число витков сетевой обмотки оказывается недостаточным.

На рис. 1 показана зависимость тока холостого хода от сетевого напряжения некоторых трансформаторов. Кривая 1 соответствует трансформаторам от универсальных адаптеров "SANWALL" и "BELLSONIC" мощностью 5 Вт, с максимальным током нагрузки 300 мА, выходным напряжением 3...12 В, имеющим магнитопроводы сечением 1,4 см2. Для сравнения, кривые 2 и 3 - трансформаторы отечественного производства ТП - 133 и ТП - 321, у которых площадь поперечного сечения магнитолроводов 2 и 1,6 см2 соответственно.

Учитывая, что сетевое напряжение, особенно в городах, может длительное время превышать 235 В, а увеличение напряжения выше номинального вызывает непропорционально большое увеличение тока холостого хода, к использованию таких трансформаторов, особенно в устройствах, предназначенных для длительной работы без присмотра (таймеры, терморегуляторы, антенные усилители и т. п.), следует подходить весьма осторожно.

Выход в этой ситуации есть. Необходимо включить активное или реактивное балластное сопротивление в цепь первичной обмотки сетевого трансформатора для уменьшения на ней напряжения на 20...30 В. Ток холостого хода и нагрев трансформатора заметно уменьшатся. Конечно, при этом снижаются вторичное напряжение и мощность трансформатора. Однако, если мощность, потребляемая устройством, намного меньше габаритной мощности трансформатора, то это вполне допустимо.

Обычно в таких целях используют резисторы или конденсаторы [2]. Основной недостаток резистивного балласта - его нагрев, что ограничивает область применения подобного метода. Причем напряжения на первичной обмотке малонагру-женного трансформатора и на резисторе имеют разные фазы (сдвиг фаз может доходить до 70...80 град.), поэтому напряжение на резисторе обычно выше ожидаемого. Например, при напряжении в сети 220 В и на первичной обмотке не-нагруженного трансформатора 195 В напряжение на резисторе может доходить до 45 В. Когда нагрузка трансформатора увеличивается до значений, близких к номинальному, сдвиг фаз уменьшается почти до нуля.

Емкостный балласт практически не выделяет тепла, но как показывает практика, конденсаторы наиболее целесообразно применять, когда напряжение на обмотках трансформатора нужно уменьшить более чем на 25...30 %. В любом случае, если используются конденсаторы, необходимо убедиться, что при изменении нагрузки и питающего напряжения в цепи первичной обмотки не возникает резонансных явлений, когда напряжение на трансформаторе может резко увеличиться [3].

В случае использования индуктивного балласта подобных явлений не возникает, поскольку фазы напряжений практически одинаковы, тепло выделяется только на активном сопротивлении обмотки балласта, которое в несколько раз меньше, чем у эквивалентного балластного резистора.

В качестве индуктивных балластов удобно применять электромагнитные реле постоянного тока на рабочее напряжение более 20 В, например, РСМ, РЭС6, РЭС9, РЭС22 и т. д. Чтобы уменьшить их габариты, реле можно разобрать и использовать только катушку с магнитопро-водом. Для устранения дребезга якорь реле следует зафиксировать в притянутом состоянии подгибанием или с помощью заостренной спички и клея. При выборе реле необходимо учитывать максимальный ток в первичной цепи трансформатора, который не должен превышать номинального рабочего тока реле.

Кривая 4 на рис. 1 показывает изменение тока холостого хода трансформатора (зависимость 1 на рис. 1) с индуктивным балластом (реле РСМ-2 на напряжение 24 В с сопротивлением обмотки 750 Ом, номинальный рабочий ток 35 мА). На рис. 2 показаны нагрузочные характеристики того же трансформатора (напряжение на выходе выпрямителя с фильтром): кривая 1 - без балласта; 2 - с индуктивным балластом (реле РСМ-2); 3 - с эквивалентным (для тока нагрузки 20 мА) резистивным балластом - резистором сопротивлением 3 кОм и мощностью 4 Вт.

Большая нагрузочная способность трансформатора с индуктивным балластом по сравнению с эквивалентным резистивным объясняется, видимо, уменьшением индуктивности балласта из-за насыщения магнитопровода при увеличении протекающего тока. Это заметно по характерному изменению кривизны зависимости 2 по отношению к графикам 1 и 3 при токе нагрузки 150...200 мА.

Литература

1. Бирюков С. Сетевые адаптеры. - Радио, 1998, № 6, с. 66, 67.
2. Бирюков С. Подключение малогабаритных выносных 120-вольтных блоков питания к сети 220 В. - Радио, 1998, № 7, с. 49, 54.
3. Садовсков Б. Трансформаторные блоки с балластным конденсатором. - Радио, 2000, № 1, с. 40, 41.

Автор: В.Андреев, г.Тольятти Самарской обл.

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Пассажирские самолеты без иллюминаторов 14.06.2018 Похоже, стюардессы больше не будут просить нас поднять шторку иллюминатора при взлете и посадке самолета. Потому что иллюминаторов... скоро не будет вовсе! Дело в том, что арабская авиакомпания Emirates всерьез собирается убрать иллюминаторы из своих самолетов и заменить их на виртуальные окна, на которые по волоконно-оптической связи будет выводиться изображение с наружных камер. Президент авиакомпании Тим Кларк уверяет, что картинка на таком экране будет выглядеть качественнее и естественнее, чем тот вид, который можно наблюдать из самолета через толстое стекло иллюминатора. Кроме того, по словам Кларка, виртуальные иллюминаторы позволят самолетам компании Emirates стать легче, они будут летать быстрее, выше и при этом тратить меньше топлива. Он также отметил, что такая технология заодно повысит и уровень безопасности. Правда, это может оказаться проблемой для людей с клаустрофобией. В первую очередь виртуальными иллюминаторами оборудуют салоны бизнес-класса в новом авиалайнере Boeing 777-300R.

Другие интересные новости:

▪ 2,5-дюймовые накопители Transcend SSD250N для сетевых хранилищ

▪ Опьянение от музыки

▪ 5G на Эвересте

▪ Плата для разработчиков LeMaker Cello

▪ Бумажный монитор на основе E-Ink

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочник электрика. Подборка статей

▪ статья Ремонт забора. Советы домашнему мастеру

▪ статья Почему морские слоны не страдают от декомпрессии? Подробный ответ

▪ статья Слесарь по ремонту и техническому обслуживанию электрооборудования тракторов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Безопасность телефонных линий. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Появление голубей. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025